Haut wäerte mir e "monochromatesch" Laser op d'extrem aféieren - schmuel Linewidth Laser.Seng Entstoe fëllt d'Lücken a ville Applikatiounsfelder vum Laser, an an de leschte Jore gouf wäit an der Gravitatiounswellenerkennung, LiDAR, verdeelt Sensing, High-Speed kohärent optesch Kommunikatioun an aner Felder benotzt, wat eng "Missioun" ass déi net ka sinn. fäerdeg nëmmen duerch Verbesserung vun Laser Muecht.
Wat ass eng schmuel linewidth Laser?
De Begrëff "Linn Breet" bezitt sech op d'Spektrallinnebreet vum Laser am Frequenzberäich, wat normalerweis quantifizéiert gëtt a punkto Hallef-Peak-Voll Breet vum Spektrum (FWHM).D'Linewidth ass haaptsächlech beaflosst vun der spontaner Stralung vun opgereegten Atomer oder Ionen, Phasegeräischer, mechanesche Schwéngung vum Resonator, Temperaturjitter an aner extern Faktoren.Wat de Wäert vun der Linn Breet méi kleng ass, wat méi héich ass d'Rengheet vum Spektrum, dat heescht, wat besser d'Monochromatizitéit vum Laser ass.Laser mat esou Charakteristiken hunn normalerweis ganz wéineg Phas oder Frequenz Kaméidi a ganz wéineg relativ Intensitéit Kaméidi.Zur selwechter Zäit, wat méi kleng de linear Breetwäert vum Laser ass, dest méi staark ass déi entspriechend Kohärenz, déi sech als extrem laang Kohärenzlängt manifestéiert.
Realisatioun an Uwendung vun schmuel linewidth Laser
Limitéiert duerch déi inherent Gewënnlinnbreedung vun der Aarbechtssubstanz vum Laser, ass et bal onméiglech direkt d'Ausgab vum schmuele Linewidth Laser ze realiséieren andeems Dir op den traditionellen Oszilléierer selwer vertrauen.Fir d'Operatioun vun schmuel Linn Breet Laser ze realiséieren, ass et normalerweis néideg Filteren, Gitter an aner Apparater ze benotzen fir de Längsmodul am Gewënnspektrum ze limitéieren oder auswielen, d'Nettogewinndifferenz tëscht de Längsmodi erhéijen, sou datt et eng puer oder souguer nëmmen eng longitudinal Modus Schwéngung am Laser resonator.An dësem Prozess ass et dacks néideg den Afloss vum Kaméidi op der Laserausgang ze kontrolléieren an d'Verbreedung vu Spektrallinnen ze minimiséieren, déi duerch Schwéngungen an Temperaturännerungen vum externen Ëmfeld verursaacht ginn;Zur selwechter Zäit kann et och mat der Analyse vun der Phas- oder Frequenzgeräischer Spektraldensitéit kombinéiert ginn fir d'Quell vum Kaméidi ze verstoen an den Design vum Laser ze optimiséieren, sou datt de stabile Output vum schmuele Linewidth Laser erreecht gëtt.
Loosst eis e Bléck op d'Realisatioun vun schmuel linewidth Operatioun vun e puer verschiddene Kategorien Laser huelen.
Semiconductor Laser hunn d'Virdeeler vun kompakt Gréisst, héich Effizienz, laang Liewen a wirtschaftlech Virdeeler.
De Fabry-Perot (FP) opteschen Resonator am traditionelle benotztsemiconductor Laserallgemeng oszilléiert am Multi-Längsmodus, an d'Ausgangslinnbreet ass relativ breet, sou datt et néideg ass den opteschen Feedback z'erhéijen fir den Ausgang vun der schmueler Linn Breet ze kréien.
Verdeelt Feedback (DFB) an Verdeelt Bragg Reflexioun (DBR) sinn zwee typesch intern optesch Feedback Hallefleit Laser.Wéinst dem klenge Gitterpitch a gudder Wellelängt Selektivitéit ass et einfach eng stabil Single-Frequenz schmuel Linewidth Output z'erreechen.Den Haaptunterschied tëscht den zwou Strukturen ass d'Positioun vum Gitter: d'DFB Struktur verdeelt normalerweis déi periodesch Struktur vum Bragg Gitter iwwer de Resonator, an de Resonator vum DBR besteet normalerweis aus der Reflexiounsgitterstruktur an der Gewënnregioun integréiert an d'Enn Uewerfläch.Zousätzlech, benotzen DFB Laser embedded gratings mat niddereg refractive Index Kontrast an niddreg reflectivity.DBR lasers benotzen Uewerfläch gratings mat héich refractive Index Kontrast an héich reflectivity.Béid Strukturen hunn e grousst fräi Spektralberäich a kënne Wellelängttuning ouni Modussprong am Beräich vun e puer Nanometer ausféieren, wou den DBR Laser e méi breet Tuningberäich huet wéi deDFB Laser.Zousätzlech kann d'extern Kavitéit optesch Feedback Technologie, déi extern optesch Elementer benotzt fir d'Ausgangsliicht vum Halbleiter-Laser-Chip ze Feedback an d'Frequenz auswielen, och déi schmuel Linnebreedungsoperatioun vum Halbleiterlaser realiséieren.
(2) Fiber Laser
Fiber Laser hunn héich Pompel Konversioun Effizienz, gutt hëlze Qualitéit an héich Kopplung Effizienz, déi sinn déi waarm Fuerschung Themen am Laser Terrain.Am Kontext vum Informatiounszäitalter hunn Glasfaser Laser gutt Kompatibilitéit mat aktuellen opteschen Glasfaserkommunikatiounssystemer um Maart.D'Single-Frequenz Léngen Laser mat de Virdeeler vun schmuel Linn Breet, niddereg Kaméidi a gutt Kohärenz ass ee vun de wichtege Richtungen vun hirer Entwécklung ginn.
Single longitudinal Modus Operatioun ass de Kär vun Léngen Laser schmuel Linn-Breet Wasserstoff ze erreechen, normalerweis no der Struktur vun der resonator vun Single Frequenz Léngen Laser kann an DFB Typ, DBR Typ a Ring Typ ënnerdeelt ginn.Ënnert hinnen ass den Aarbechtsprinzip vun DFB an DBR Single-Frequenz Faser Laser ähnlech wéi dee vun DFB an DBR Hallefleit Laser.
Wéi an der Figur 1 gewisen, ass DFB Glasfaser Laser verdeelt Bragg Gitter an d'Faser ze schreiwen.Well d'Aarbechtswellelängt vum Oszilléierer vun der Faserperiod beaflosst gëtt, kann de Längsmodus duerch de verdeelte Feedback vum Gitter ausgewielt ginn.D'Laser resonator vun DBR Laser ass normalerweis vun engem Paart vun Léngen Bragg gratings geformt, an der Single longitudinal Modus ass haaptsächlech duerch schmuel Band an niddereg reflectivity Léngen Bragg gratings ausgewielt.Wéi och ëmmer, wéinst sengem laange Resonator, komplexer Struktur a Mangel un effektiven Frequenzdiskriminéierungsmechanismus, ass ringfërmege Kavitéit ufälleg fir Modushoppen, an et ass schwéier stabil a konstante Längsmodus fir eng laang Zäit ze schaffen.
Figur 1, Zwee typesch linear Strukture vun eenzel FrequenzLéngen Laser
Post Zäit: Nov-27-2023